Alte Meteoritenkörner enthüllen, dass das frühe Sonnensystem ein starkes Magnetfeld besaß.

MIT-Forscher haben mithilfe von antiken Meteoriten Hinweise auf eine starke Magnetfelderwirkung in den frühesten Tagen des Sonnensystems entdeckt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Magnetismus eine bedeutende Kraft bei der Gestaltung des jungen Sonnensystems war. Die Studie konzentriert sich auf einige der ältesten Materialien in unserer kosmischen Nachbarschaft und offenbart einen magnetischen Einfluss innerhalb der ersten 200.000 Jahre ihrer Existenz.

In den Proceedings of the National Academy of Sciences wurde eine Feststellung veröffentlicht, die die Annahme widerlegt, dass die Schwerkraft die alleinige Kraft war, die die solare Nebula formte. Die Forschung legt nahe, dass Magnetismus mit der Schwerkraft zusammengearbeitet haben könnte, um das frühe Material anzuziehen, als die Sonne entstand.

Der Meteorit, der einen uralten Aufzeichnung bewahrte

Die Forscher konzentrierten sich auf calcium-aluminium-reiche Inklusionen, oder CAIs, die während der ersten 200.000 Jahre des Sonnensystems entstanden. Diese Partikel machen einen Teil des frühesten bekannten Materials aus dieser Ära aus und wurden aus einem Meteoriten extrahiert, der 2008 in der Antarktis gefunden wurde.

DOM 08006, ein Meteorit, der in den Bergen der East Antarctic Ice Sheet, bekannt als Dominion Range, entdeckt wurde, weist eine ungewöhnlich primitive Zusammensetzung auf. Das bedeutet, dass er weniger Veränderungen erfahren hat als jeder andere Meteorit.

Cauê Borlina, der jetzt als Assistenzprofessor an der Purdue University tätig ist, war der Erstautor der Studie. Er sagte: „Das ist der Bereich, in dem die Debatte noch andauert, und das ist der Bereich, auf dem wir jetzt tätig sind.“

Was die magnetischen Signaturen zeigen

Die Forscher trennten winzige Mineralkörner aus dem Meteoriten und identifizierten anschließend mehrere CAIs, die natürlich magnetische Materialien enthielten, darunter Eisen. Sie unterzogen diese Körner dann Tests, um zu prüfen, ob eine uralte Magnetisierung in ihnen überdauert hat.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass bereits während der solaren Nebula-Phase ein starkes Magnetfeld existierte. Das Team schätzt, dass es stärker war als das derzeitige Magnetfeld der Erde.

„Dieser Übergang, von einer kugelförmigen Wolke zu einer protoplanetaren Scheibe, ist eines der bedeutendsten Ereignisse in der gesamten Geschichte unseres Sonnensystems“, sagte Benjamin Weiss, der Robert R. Shrock Professor für Erde- und Planetarwissenschaften am MIT. „Es wurde schon lange vermutet, dass die Gravitation dafür verantwortlich war, aber unsere Messungen zeigen, dass Magnetismus wahrscheinlich eine Rolle spielte.“

Wie Magnetismus die Scheibe geformt haben könnte

Eine bewegte Masse geladener Materie erzeugt ein Magnetfeld, und in der frühesten Phase der Entstehung unseres Sonnensystems könnte die fallende Wolke aus Gas und Staub ein Plasma mit geladenen Teilchen innerhalb davon erzeugt haben. Diese Bewegung, während sich die Teilchen innerhalb der sich bildenden Scheibe bewegten, hätte ein Magnetfeld aufbauen und aufrechterhalten können.

Weiss und sein Team waren der Ansicht, dass ein Magnetfeld existierte, würde es eine Spur auf manchem Material hinterlassen, das sich innerhalb der Scheibe bildete. Die Idee war, dass winzige magnetische Minerale die Stärke des umgebenden Feldes aufzeichnen könnten.

Bevor unser Sonnensystem vollständig zusammengebaut war, fanden die Forscher Beweise für Magnetismus von etwa 2 Millionen Jahren nach Beginn seiner Entstehung. Wissenschaftler glauben, dass die Sonne zu diesem Zeitpunkt existierte und die Planeten anfingen, zusammenzukommen. Diese frühere Forschung deutete darauf hin, dass Magnetfelder eine Rolle dabei gespielt haben könnten, wie die Planeten Gestalt annahmen.

„Heutzutage streiten sich die Leute nicht darüber, ob Magnetismus vorhanden ist, wenn Planeten entstehen. Aber die Debatte dreht sich um das frühe Sonnensystem, bevor Planeten entstehen, wenn es nur eine Scheibe gibt“, sagte Borlina. „Dort liegt die Debatte noch immer, und das ist der Bereich, auf dem wir jetzt arbeiten.“

Das Team hinter der Forschung

Weisses Team vom MIT umfasst Borlina, Elias Mansbach PhD ’24, und Nilanjan Chatterjee. Die restlichen Mitwirkenden stammen von außerhalb der Institutionen:

• Xue-Ning Bai von der Tsinghua-Universität
• Po-Yen Tung und Richard Harrison von der Universität Cambridge
• François Tissot vom Caltech
• Kevin McKeegan von der University of California in Los Angeles

Diese Arbeit trägt zu wachsenden Beweisen bei, dass Magnetismus eine wesentliche Rolle in der frühen Entstehung unseres Sonnensystems spielte. Die Studie deutet darauf hin, dass Magnetismus möglicherweise dazu beigetragen hat, antikes Material in Richtung des Zentrums zu ziehen, als sich die junge Sonne formte, und dabei mit der Schwerkraft zusammenwirkte, um die Scheibe zu bilden, aus der später die Sonne und die Planeten hervorgingen.

Warum der Meteorit ein gutes Ziel war

Der DOM 08006 ist aufgrund seines ungewöhnlich gut erhaltenen Zustands ein besonders guter Ort, um nach Spuren von Magnetfeldern aus den allerersten Momenten unseres Sonnensystems zu suchen. Er hat weniger Veränderungen durchgemacht als jeder andere Meteorit, was ihn zu einem vielversprechenden Studienobjekt macht.

„Andere Meteoriten haben diesen 4,5 Milliarden Jahre währenden Zeitraum über viele verschiedene Prozesse durchlebt“, sagte Weiss. „Sie wurden im solaren Nebel gebildet, dann Körpern mit Wasser hinzugefügt, dann zerstört, in den Asteroidengürtel verlegt und dann hier gelandet. Aber auf irgendeine Weise hat der DOM weniger Veränderungen erfahren als jeder andere Meteorit.“

Die CAIs innerhalb des Meteoriten variieren stark und stimmen nicht gleichmäßig überein, selbst innerhalb eines einzigen 1-Millimeter-Fragments des Steins. Das Team musste hart arbeiten, um herauszufinden, mit welchen Arten von CAIs es tatsächlich zu tun hatte.

Die Studie verschiebt die Suche nach Magnetfeldern auf die allerfrühesten Momente des Sonnensystems zurück, bevor Planeten überhaupt erst begonnen hatten, sich zu bilden. Die Forschung zeigt, dass antike Magnetfelder, die stärker als die der Erde waren, möglicherweise das solare Nebel formten, bevor die Sonne und die Planeten entstanden, und Materie in Richtung des jungen Sterns drückten.

Quelle: “Ancient meteorites reveal a powerful force that helped build the Solar System,” ScienceDaily.